Elektrifizierung 101: Das Netz auf eine EV-Revolution vorbereiten

Da immer mehr Elektroautos und -Lkw auf die Straße kommen, müssen Energieversorger die Infrastruktur für das Aufladen vorbereiten. Hier kommen Planungstools wie GridUp ins Spiel.

In den Vereinigten Staaten stößt der Transportsektor mehr Kohlendioxid aus als jeder andere Sektor, wobei Autos und Lastwagen den größten Anteil daran haben 81 % der Sektoremissionen im Jahr 2021.

Die guten Nachrichten? Durchbrüche in der Elektrofahrzeugtechnologie (EV) und a schnell wachsender EV mMarkt haben den Transportsektor bereits auf einen wirtschaftlichen und klimagerechten Weg der Elektrifizierung gebracht. Anreize durch den Inflation Reduction Act (IRA) beschleunigen die Einführung von Elektrofahrzeugen, indem sie Kostenbarrieren und wirtschaftliche Engpässe beseitigen. Wenn die IRA-Gutschrift für saubere Fahrzeuge vollständig in Anspruch genommen wird, werden die Gesamtbetriebskosten eines Elektrofahrzeugs bis 2025 für Pkw und bis 2027 für mittelschwere und schwere Lkw gleich oder niedriger als die Kosten für den Besitz von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor sein .

Über die Bundespolitik und -programme hinaus schließen sich viele Staaten der Revolution der Transportelektrifizierung an. Kalifornien liegt dabei an vorderster Front Fortschrittliche saubere Autos II und das Advanced Clean Trucks (ACT) Vorschriften, die Luftqualitätsstandards und Anforderungen für den Verkauf emissionsfreier Fahrzeuge für Hersteller festlegen. Seitdem Kalifornien diese Vorschriften erlassen hat, 17 weitere Staaten haben Schritte unternommen, um ähnliche Verpflichtungen zu unterzeichnen und so die Unterstützung für die Elektrifizierung des Verkehrs weiter zu stärken.

Die Dynamik hört nicht bei der Landes- und Bundespolitik auf. Große Unternehmen wie FedEx, Amazon, AT&T und andere Zusagen gemacht haben ihre Flotten zu elektrifizieren. Diese Abstimmung von Marktkräften, Unternehmensverpflichtungen und staatlichen Vorschriften legt einen klaren Weg für die Elektrifizierung des Transportwesens in den Vereinigten Staaten fest.

Planung für eine neue Art von Wachstum

Es wird erwartet, dass die Ladeinfrastruktur, die für den Antrieb dieser künftigen Fahrzeuge erforderlich ist, zu einem beispiellosen Anstieg der elektrischen Last führen wird, und das heutige Stromnetz ist dies auch nicht ausgestattet um diesen Strombedarf zu decken. Um die EV-Revolution vollständig zu ermöglichen und die Emissionen aus diesem Sektor zu reduzieren, brauchen wir eine schnellere und intelligentere Netzplanung.

Das Netz auf das Lastwachstum und die Ladeinfrastruktur vorzubereiten, ist leichter gesagt als getan – und stellt Energieversorger und Netzbetreiber vor neue Herausforderungen. Heutzutage bauen Versorgungsunternehmen ihre Infrastruktur als Reaktion auf Serviceanfragen auf, und einige integrieren eine größere Systemwachstumsplanung unter Verwendung bescheidener Lastwachstumsprognosen. Die elektrische Last von Elektrofahrzeugen ist jedoch vorhanden projiziert Bis 2050 sollen jährlich bis zu 1.500 Terawattstunden (TWh) erreicht werden – das entspricht in etwa dem Stromverbrauch des gesamten US-amerikanischen Privatsektors im Jahr 2018. Die meisten Lastprognosen und Infrastrukturpläne der Versorgungsunternehmen berücksichtigen dieses Lastwachstum derzeit nicht.

Darüber hinaus unterscheiden die einzigartigen Eigenschaften des Ladens von Elektrofahrzeugen, wie der große und unmittelbare Strombedarf, insbesondere bei Schnellladegeräten, das mit der Elektrifizierung des Transportwesens verbundene Lastwachstum von anderen Lastzuwächsen, mit denen die Versorgungsunternehmen umgehen können. Versorgungsunternehmen sind es gewohnt, reaktiv und nicht proaktiv zu bauen. Bei der Erbringung von Dienstleistungen für ein neues Wohnhaus haben die Energieversorger beispielsweise während der Errichtung des Gebäudes ausreichend Zeit für die Planung und die spätere Belastung lässt sich leicht vorhersagen und steuern. Doch ein schnell wachsender Markt für Elektrofahrzeuge schafft eine völlig neue Notwendigkeit, große Mengen Strom dort bereitzustellen, wo dies in der Vergangenheit nicht notwendig war – und das mit viel kürzeren Vorlaufzeiten.

Die Elektrofahrzeuge mit dem höchsten Leistungsbedarf, mittelschwere und schwere Elektro-Lkw (bzw. Fahrzeuge der Klassen 3–6 und 7–8), weisen besonders einzigartige geografische und zeitgebundene Lasteigenschaften auf. Diese Fahrzeuge müssen entweder in ländlichen Gebieten entlang von Autobahnen aufgeladen werden, die oft nicht für die Bereitstellung von Strom in dieser Größenordnung ausgestattet sind, oder in dicht besiedelten Gebieten wie Häfen oder Städten, wo die Infrastrukturkapazitäten bereits überlastet sind und die Kosten viel höher sind. Darüber hinaus können Ladedepots für eine LKW-Flotte oder ein Schnellladehub für ein Logistikunternehmen in wenigen Monaten in Betrieb genommen werden, die Anbindung eines solchen Depots an die Versorgungsbetriebe dauert derzeit jedoch etwa fünf Jahre.

Um mit der zunehmenden Einführung von Elektrofahrzeugen Schritt zu halten, müssen Energieversorger schnell handeln und das Netz auf diese neue Lastart vorbereiten. Doch herkömmliche Geschäftsmodelle und Vorschriften für Versorgungsunternehmen, die sich gut für die reaktive Planung neuer Lasten wie neuer Wohngebäude eignen, ermöglichen derzeit nicht die proaktiven Netzinvestitionen, die für Elektrofahrzeuge erforderlich sind. Die fehlende Gewissheit über den konkreten Ladebedarf von Elektrofahrzeugen – wann, wo, wie viel – steht in krassem Gegensatz zu den regulatorischen Anforderungen an die Umsichtigkeit von Investitionen, die darauf abzielen, die Kosten für die Tarifzahler niedrig zu halten.

Geben Sie GridUp ein

In naher Zukunft wird das GridUp-Tool von RMI die proaktive Netzinfrastrukturplanung unterstützen. Das Tool hilft Versorgungsunternehmen und anderen Interessengruppen zu bestimmen, wann, wo und in welchen Mengen der Energie- und Strombedarf durch die Elektrifizierung von Fahrzeugen entsteht. Zu diesem Zweck wird GridUp öffentlich verfügbare Daten und Erkenntnisse zu Strom- und Energiebedarfsprognosen aus der Elektrifizierung des Verkehrs bereitstellen.

Entscheidungsträger können GridUp verwenden, um zu verstehen, wie die entgegenkommende Elektrolast in die bestehenden Anforderungen an das Netz passt und wie sie sich entsprechend vorbereiten können, während sie gleichzeitig sicherstellen, dass die Netzplanung die Bedürfnisse aller Transportkunden genau widerspiegelt. Versorgungsunternehmen, Flottenbesitzer, politische Entscheidungsträger, Regulierungsbehörden und andere können dieses öffentlich zugängliche Tool nutzen, um proaktiv das Stromnetz zu planen, das sowohl die Elektrofahrzeuge von heute als auch von morgen mit Strom versorgen wird.

GridUp wird durch eine Reihe zusätzlicher Lösungen ergänzt, um die Netzinfrastruktur auf die Elektrifizierung entgegenkommender Fahrzeuge vorzubereiten. In dieser Artikelserie beleuchten wir eine elektrifizierte Zukunft, in der Netzplaner das Aufladen von Fahrzeugen ins Netz und die Nachfragereaktion nutzen können, damit Elektrofahrzeuge das Netz auch dann unterstützen können, wenn die Last weiter zunimmt. Durch regulatorische Anreize kann darüber hinaus sichergestellt werden, dass Versorgungsunternehmen verfügbare Tools wie GridUp nutzen, um ihre Lastprognosen zu erweitern und Serviceverbindungsprozesse zu rationalisieren, um sicherzustellen, dass der Transportsektor in dem Tempo elektrifiziert werden kann, das zur Erreichung der Klimaziele erforderlich ist.

Während die Revolution der Elektrofahrzeuge in Gang kommt, ist es von entscheidender Bedeutung, dass Energieversorger, Regulierungsbehörden, politische Entscheidungsträger und Flottenbetreiber zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass Elektrofahrzeuge aufgrund von Netzinfrastruktureinschränkungen nicht nicht aufgeladen werden können.

Das GridUp-Tool und die Artikelserie „Electrification 101“ werden durch einen großzügigen Zuschuss von FedEx unterstützt.

Von Lisa Martin, Caitlin OdomUnd Matt Miccioli

© 2023 Rocky Mountain Institute. Veröffentlichung mit Genehmigung. Ursprünglich gepostet am RMI.